Pollutions diffuses : du bassin versant au littoral
Modélisation du transfert de nitrate dans
les bassins versants ruraux : présentation
et premières applications du modèle TNTl
Patrick Durand, Philippe Mérot, Jean Bidois
Inra Rennes-Quimper, unité sol et agronomie, 35042 Rennes Cedex
Introduction
De l’application de fumure azotée au champ à la sortie cle nitrate dans
la rivière, le transfert et les transformations de l’azote mettent en jeu
un ensemble de mécanismes complexe et diversifié (Burt et al., 1 993).
Une partie est liée aux transformations de l’azote dans l'agrosystème
(volatilisation, minéralisation, dénitrification, prélèvements par les
plantes... ), une autre aux processus hydrologiques responsables du stockage et du transfert des nitrates. Pour limiter les pertes nitriques à
l’exutoire des bassins versants agricoles, les solutions envisagées visent
soit à récluire l'azote potentiellement lessivable dans les parcelles (fertilisation raisonnée, cultures intermédiaires hivernales, gestion ou traitement des effluents organiques excédentaires), soit à augmenter le
pouvoir tampon du milieu (maintien ou aménagement des zones humides
dénitrifiantes, raisonnement sur la localisation des cultures à risques,
ralentissement des flux d'eau) (Cheverry, 1998). Afin de juger de l’efficacité individuelle ou cumulée de ces solutions et du délai nécessaire
avant d'espérer des résultats significatifs, l’expérimentation en vraie
grandeur s’avère trop longue et trop complexe. II est donc nécessaire
de développer des outils de simulation numérique permettant de tester diffèrents scénarios. Un grand nombre d’outils de ce type existe
déjà, recouvrant une large gamme cle complexité, depuis la simple
application cle lois empiriques jusqu'aux modèles couplés hydrologiques et biogéochimiques les plus complets (pour une revue, voir Ball
& Trudgill, 1995). Pour avoir une bonne valeur prédictive, de tels
modèles doivent intégrer de manière réaliste les mécanismes prépondérants clans le système considéré. Pour être opérationnels, ils doivent
aussi être suffisamment simples et robustes pour pouvoir être mis en
œuvre à partir d'informations d'acquisition facile et peu coûteuse.
L’analyse, d’une part, cles outils existants et disponibles et, d’autre part,
de l’ensemble des connaissances acquises ces dernières années sur les
processus régissant les transferts et les transformations cle l’azote d’origine agricole dans le contexte armoricain (Cheverry, 1998 ; Somlette, 1998 ;
Molénat, 1999) a révélè qu’il n’existait pas à l’heure actuelle cle modèle permettant de satisfaire valablement ces exigences. En particulier, en
raison des mteractions complexes entre le sol et la nappe superficielle
qui caractérisent l'hydrologie cles zones tempérées sur socle, les pertes
en nitrate à l’exutoire d’un bassin versant diffèrent très notablement de
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Modélisation du transfert de nitrate dans
les bassins versants ruraux : présentation
et premières applications du modèle TNTl
Patrick Durand, Philippe Mérot, Jean Bidois
Inra Rennes-Quimper, unité sol et agronomie, 35042 Rennes Cedex
Introduction
De l’application de fumure azotée au champ à la sortie cle nitrate dans
la rivière, le transfert et les transformations de l’azote mettent en jeu
un ensemble de mécanismes complexe et diversifié (Burt et al., 1 993).
Une partie est liée aux transformations de l’azote dans l'agrosystème
(volatilisation, minéralisation, dénitrification, prélèvements par les
plantes... ), une autre aux processus hydrologiques responsables du stockage et du transfert des nitrates. Pour limiter les pertes nitriques à
l’exutoire des bassins versants agricoles, les solutions envisagées visent
soit à récluire l'azote potentiellement lessivable dans les parcelles (fertilisation raisonnée, cultures intermédiaires hivernales, gestion ou traitement des effluents organiques excédentaires), soit à augmenter le
pouvoir tampon du milieu (maintien ou aménagement des zones humides
dénitrifiantes, raisonnement sur la localisation des cultures à risques,
ralentissement des flux d'eau) (Cheverry, 1998). Afin de juger de l’efficacité individuelle ou cumulée de ces solutions et du délai nécessaire
avant d'espérer des résultats significatifs, l’expérimentation en vraie
grandeur s’avère trop longue et trop complexe. II est donc nécessaire
de développer des outils de simulation numérique permettant de tester diffèrents scénarios. Un grand nombre d’outils de ce type existe
déjà, recouvrant une large gamme cle complexité, depuis la simple
application cle lois empiriques jusqu'aux modèles couplés hydrologiques et biogéochimiques les plus complets (pour une revue, voir Ball
& Trudgill, 1995). Pour avoir une bonne valeur prédictive, de tels
modèles doivent intégrer de manière réaliste les mécanismes prépondérants clans le système considéré. Pour être opérationnels, ils doivent
aussi être suffisamment simples et robustes pour pouvoir être mis en
œuvre à partir d'informations d'acquisition facile et peu coûteuse.
L’analyse, d’une part, cles outils existants et disponibles et, d’autre part,
de l’ensemble des connaissances acquises ces dernières années sur les
processus régissant les transferts et les transformations cle l’azote d’origine agricole dans le contexte armoricain (Cheverry, 1998 ; Somlette, 1998 ;
Molénat, 1999) a révélè qu’il n’existait pas à l’heure actuelle cle modèle permettant de satisfaire valablement ces exigences. En particulier, en
raison des mteractions complexes entre le sol et la nappe superficielle
qui caractérisent l'hydrologie cles zones tempérées sur socle, les pertes
en nitrate à l’exutoire d’un bassin versant diffèrent très notablement de
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